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Être capable de calculer la concentration d’une solution est l’une des compétences les plus fondamentales requises d’un scientifique. Sans savoir avec quelle quantité de substance vous travaillez, vous n'avez aucun contrôle sur les réactions que vous conduisez.
La concentration d'une solution est principalement exprimée en molarité ou en moles par litre. L'abréviation de molarité est M et les unités de concentration sont mol/L .
La définition de la molarité signifie que vous pouvez trouver la molarité d’une solution si vous connaissez le nombre total de moles du soluté et le volume total de la solution. Ainsi, afin de calculer la concentration d'une solution (en molarité), vous devez diviser les moles de soluté par le volume total.
Formule de concentration :Pour trouver la concentration molaire d'une solution, divisez simplement le nombre total de moles de soluté par le volume total de la solution en litres.
Supposons que vous ayez 10 moles de NaCl et que votre volume total de solution soit de 5 L. Pour trouver la molarité de cette solution, vous devez diviser le nombre total de moles de soluté (NaCl) par le volume total :
\(\mathrm{\dfrac{10mol\enspace NaCl}{5L}=2M\enspace NaCl}\)
Cela signifie que votre solution de 5 L qui contient 10 moles de NaCl est une solution de NaCl 2 M. Ici, "M" est prononcé à voix haute comme "molaire".
Que faire si vous avez une solution contenant 10 grammes de NaCl dans 5 L de solution ?
Pour trouver la concentration de cette nouvelle solution, vous devez convertir les grammes en moles . Cela nécessite l'utilisation de la masse molaire (donnée en grammes/mole) du NaCl. La masse molaire d’une substance est obtenue en additionnant les masses molaires de ses différents composants. Pour NaCl, les deux composants sont le sodium et le chlorure.
Pour connaître la masse molaire de l’un ou l’autre, vous devez regarder sous leurs symboles dans le tableau périodique. La masse molaire du sodium est de 22,99 g/mol et celle du chlore est de 35,45 g/mol. Additionnés, cela vous donne la masse molaire de NaCl, qui est de 58,44 g/mol.
Vous pouvez maintenant trouver la concentration d'une solution de 5 L contenant 10 grammes de NaCl.
Commencez par convertir des grammes en moles :
\(\mathrm{ 10g\enspace NaCl\Biggl(\dfrac{1mol\enspace NaCl}{58,44g\enspace NaCl}\Biggr)=0,17mol\enspace NaCl}\)
Ensuite, vous devez diviser le nombre de moles par le volume total pour trouver la concentration :
\(\mathrm{\dfrac{0,17mol\enspace NaCl}{5L}=0,034M\enspace NaCl}\)
Cela signifie que si vous avez 10 grammes de NaCl dans une solution de 5 L, vous aurez une solution à 0,034 M de NaCl.
Que se passe-t-il si vous avez une solution contenant 1 000 milligrammes de NaCl dans 5 L de solution ?
Dans ce cas, vous devez d’abord convertir les milligrammes en grammes. Il y a 1 000 milligrammes dans 1 gramme.
Donc :
\(\mathrm{1000mg\enspace NaCl\Biggl(\dfrac{1g}{1000mg}\Biggr)=1g\enspace NaCl}\)
Maintenant que vous savez que 1 000 milligrammes correspondent à 1 gramme, vous pouvez convertir les grammes en moles en utilisant la masse molaire :
\(\mathrm{ 1g\enspace NaCl\Biggl(\dfrac{1mol\enspace NaCl}{58,44g\enspace NaCl}\Biggr)=0,017mol\enspace NaCl}\)
Enfin, vous pouvez prendre le nombre de taupes et le diviser par le volume total :
\(\mathrm{\dfrac{0,017mol\enspace NaCl}{5L}=0,0034M\enspace NaCl}\)
Ainsi, 1 000 grammes de NaCl dans 5 L de solution totale équivaut à une solution 0,0034 M de NaCl.
Ce qui suit montre une version généralisée des étapes indiquées ci-dessus ou "formule de concentration ."
Étant donné les moles de soluté et les litres de solution, la molarité est calculée par :
\(\mathrm{\dfrac{mol\enspace soluté}{L\enspace solution}=concentration\enspace(M)}\)
Étant donné la quantité de soluté en grammes, l'équation suivante donne la concentration :
\(\mathrm{g\enspace soluté\Biggl(\dfrac{1mol\enspace soluté}{molaire\enspace masse\enespace de\enspace soluté\enspace g}\Biggr)\Biggl(\dfrac{1}{L\enspace solution}\Biggr)=concentration\enspace(M)}\)
Étant donné la quantité de soluté en milligrammes, l'équation suivante donne la concentration :
\(\mathrm{mg\enspace soluté\Biggl(\dfrac{1g}{1000mg}\Biggr)\Biggl(\dfrac{1mol\enspace soluté}{molaire\enspace masse\enespace de\enspace soluté\enspace g}\Biggr)\Biggl(\dfrac{1}{L\enspace solution}\Biggr)=concentration\enspace(M)}\)